固態(tài)相變整理

1、11、在1127某碳?xì)錃怏w被通入到一低碳鋼管（管長(zhǎng)1m，管內(nèi)徑8 mm，外徑12 mm）。管外保持為純氫氣氛，有可能使管外表面的碳活度降低到最低限度。假設(shè)在碳?xì)錃怏w中的碳活度是很高的，以致于在氣氛中有固體顆粒碳。已知：在1127時(shí)，碳的擴(kuò)散系數(shù)為D = 6×10-6 cm2/s。試計(jì)算通碳?xì)錃怏w100小時(shí)后，會(huì)有多少碳擴(kuò)散到管的外面來(lái) ? （2）12、有一容器，其外層是低碳鋼，里層為不銹鋼。里層的厚度是外層的1/100。現(xiàn)容器內(nèi)充有氫氣。已知：在試驗(yàn)溫度下，低碳鋼為相，不銹鋼為相；在這溫度下氫氣在、兩相界面處的重量百分濃度分別為C=0.00028%，C=0.00045% ；并假設(shè)在試

2、驗(yàn)溫度下，D=100 D。試問(wèn)哪一層對(duì)阻止氫氣的向外擴(kuò)散起了決定性作用 ?（2）13、某低合金過(guò)共析鋼（含0.9%C）被加熱到800，形成了奧氏體組織，然后被快速冷卻到A1溫度以下保溫，直到完全轉(zhuǎn)變成珠光體組織。因?yàn)槭沁^(guò)共析鋼，所以在珠光體轉(zhuǎn)變前有自由滲碳體析出，會(huì)沿著晶界析出一層厚的滲碳體，損害鋼的性能。已知：在550、650珠光體轉(zhuǎn)變完成時(shí)間分別為10秒和10分鐘。試計(jì)算在550轉(zhuǎn)變的危害性大，還是650時(shí)轉(zhuǎn)變的危害性大 ?（3）14、一種沒(méi)有合金化的具有粗大片狀石墨的灰口鑄鐵，以相當(dāng)緩慢的冷卻速率通過(guò)A1溫度。發(fā)現(xiàn)其組織特點(diǎn)為：金屬基體相主要是珠光體，但是每一片石墨都被一層先共析鐵素體包

3、圍。假設(shè)通過(guò)試驗(yàn)已經(jīng)知道，需要作為珠光體形核核心的滲碳體，直到710還不可能形成，另一方面，鐵素體卻很容易形核，如果冷卻速率為1K / min 。取C的擴(kuò)散系數(shù)為D=0.02exp(Q / RT)， Q=83600 J / mol。計(jì)算一下會(huì)形成多厚的鐵素體層。作為近似計(jì)算，可認(rèn)為是在中間溫度區(qū)間的一個(gè)等溫反應(yīng)過(guò)程。如果是球狀石墨周圍形成了所謂的牛眼狀鐵素體（如題14圖），在放大500倍條件下，經(jīng)測(cè)量鐵素體平均厚度為6.5mm,在以上條件下，試估算其冷卻速率。（3）15、為避免鎳和鉭直接反應(yīng)，在鎳和鉭片中間插入一層厚0.05cm的MgO，如題15圖所示。在1400時(shí)，Ni離子將通過(guò)MgO層向鉭

4、片擴(kuò)散，試計(jì)算Ni離子每秒的擴(kuò)散量。已知Ni離子在MgO中的擴(kuò)散系數(shù)為9×10-12 cm2 / s，在1400時(shí)，Ni的點(diǎn)陣常數(shù)是3.6×10-8 cm。（4）16、直徑3cm、長(zhǎng)10cm管子，一端裝有濃度為0.5×1020atoms/cm3的氮（N）和0.5×1020atoms/cm3的氫（H），另一端裝有1.0×1018atoms/cm3的氮和1.0×1018atoms/cm3的氫，中間用一體心立方結(jié)構(gòu)的鐵膜片隔開(kāi)，如題16圖所示。氣體不斷地引入這管子以保證氮和氫的濃度為常數(shù)。整個(gè)系統(tǒng)都是在700下進(jìn)行。系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求每小時(shí)擴(kuò)散通

5、過(guò)該膜片的氮不超過(guò)1%，而允許90%的氫通過(guò)該膜片。試設(shè)計(jì)該膜片的厚度。已知：在700的體心立方晶體鐵中，N原子的擴(kuò)散系數(shù)D=3.64×10- 7 cm2/s，氫原子的擴(kuò)散系數(shù)D=1.86×10-4 cm2/s。（5）17、設(shè)計(jì)一厚度為2cm儲(chǔ)存氫氣的球罐。要求每年由于擴(kuò)散損失的氫氣小于50kg，球罐的溫度保持在500。球罐可用鎳、鋁、銅、鐵金屬來(lái)制造，氫氣在這些金屬中的擴(kuò)散參數(shù)和用鎳、鋁、銅、鐵金屬來(lái)制造球罐的成本如表所示（6）18、一共析碳素鋼在A1溫度于濕氫中進(jìn)行脫碳處理，在鋼的表面會(huì)形成一鐵素體層。該鐵素體層將以一定速率增厚，增厚的速度由通過(guò)表面鐵素體層的碳擴(kuò)散速率

6、來(lái)控制的。取擴(kuò)散系數(shù)D = 3.6×10-7 cm2/s。試分別用穩(wěn)態(tài)近似法和Wagner方法計(jì)算，表面鐵素體層長(zhǎng)到1mm厚需要多長(zhǎng)時(shí)間 ?（8）19、含有0.3%C和1%Al的鋼，淬火后進(jìn)行回火，然后在550氮化處理25小時(shí)。如果氮在-Fe中的溶解度為。問(wèn)氮化層有多厚 ?（8）20、在緩慢冷卻過(guò)程中，亞共析鋼中已產(chǎn)生了鐵素體和珠光體交替隔開(kāi)的帶狀組織，為消除這種帶狀組織，需要進(jìn)行擴(kuò)散退火。由實(shí)驗(yàn)知，厚度為25mm的鋼板在900進(jìn)行擴(kuò)散處理，大約兩天就夠了。如果把這種鋼板進(jìn)一步軋制成5mm厚的鋼板，并在1200進(jìn)行擴(kuò)散，問(wèn)：需要處理多長(zhǎng)時(shí)間才能得到與前面同樣的效果 ? （9）21、碳

7、素鋼的魏氏組織是在較快冷卻速度下得到的組織。但是這種組織首先是在含有10%Ni的隕石中發(fā)現(xiàn)的，隕石中片狀組織的厚度可達(dá)到5mm，估算一下隕石必須具有多快的冷卻速度，才能形成這種組織 ? 計(jì)算時(shí)使用以下數(shù)據(jù)：如碳素鋼以100K/s的冷速，可以得到2厚度的鐵素體。(9)22、在銀的表面已經(jīng)沉積了一層銀的放射性元素，然后將整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行退火，放射性元素將要擴(kuò)散進(jìn)入內(nèi)部。為了使深度為L(zhǎng)的地方得到最高的放射性元素，必須中止退火工藝。如在試樣表面沉積了m居里/cm2的放射性元素，計(jì)算在L處的最高濃度是多少 ?(9)23、在奧氏體中硼（B）的含量對(duì)鋼的淬透性有很大的影響，即使只有0.001%的含量，對(duì)奧氏體轉(zhuǎn)

8、變還有明顯的作用。假定在鋼的表面涂了一層硼，其量為1mg/cm2。把鋼加熱到900，保溫15分鐘進(jìn)行奧氏體化，這時(shí)硼要向里面擴(kuò)散。已知：硼的密度為2.34g/cm3, 硼在-Fe中的擴(kuò)散系數(shù)尚未測(cè)定，假設(shè)硼是碳在-Fe中擴(kuò)散系數(shù)的1/10，設(shè)碳在-Fe中擴(kuò)散系數(shù)為D = D0exp(Q/RT)，其中D0 = 0.372 cm2/s，Q=148000 J/mol。問(wèn)硼對(duì)奧氏體轉(zhuǎn)變發(fā)生影響的表面層有多厚 ?(10)24、通過(guò)把一塊相當(dāng)薄的A板夾在兩塊厚的B板中熱軋，制成一種復(fù)合板。如果在A板表面染上了一種物質(zhì)C，因此，在復(fù)合板以后的退火工藝中，C物質(zhì)將擴(kuò)散進(jìn)入A和B板復(fù)合板。設(shè)C物質(zhì)在A和B板中有

9、相同的溶解度與擴(kuò)散系數(shù)。試計(jì)算：在什么時(shí)候在A層中心將會(huì)得到最高的C含量 ?這個(gè)數(shù)值有多高 ?(10)25、含0.5%C的碳素鋼不幸在750脫碳了，因此在鋼的表面形成了一層鐵素體，經(jīng)測(cè)定，它的厚度為0.1mm。如將此材料在保護(hù)氣氛中加熱到1000進(jìn)行熱處理，碳將會(huì)由內(nèi)向外表面擴(kuò)散。為了使表面的碳含量達(dá)到0.2%，問(wèn)需要熱處理多長(zhǎng)時(shí)間 ? 已知:D = 0.372exp(148000/RT) cm2/s(11)26、含0.85%C的鋼制模具在空氣爐中加熱到900，保溫1小時(shí)，模具表面脫碳后的表面濃度為0%。模具技術(shù)條件要求模具表面最低含碳量為0.80%C。已知在900時(shí)碳的擴(kuò)散系數(shù)為,=0.21

10、cm2/s,=142×103 J/mol。試計(jì)算熱處理后模具的最小切削余量。(11)27、用一層薄的奧氏體不銹鋼和一層厚的結(jié)構(gòu)鋼軋制在一起，制造復(fù)合鋼板。在熱軋時(shí)結(jié)構(gòu)鋼中的碳將會(huì)向不銹鋼中擴(kuò)散，因而有可能在不銹鋼晶界上發(fā)生碳化鉻的沉淀，從而影響復(fù)合板的性能。如果熱軋本身是很快的，而后的冷卻過(guò)程卻很慢，假設(shè)相當(dāng)于在850等溫處理30分鐘，試計(jì)算一下這種危害有多大 ? 假定軋制后的不銹鋼厚度為0.1mm，原來(lái)的碳量為0.03%，結(jié)構(gòu)鋼的碳量為0.4%。假定在不銹鋼外表面層中的碳量達(dá)到0.1%時(shí)將會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。同時(shí)還假定在兩種鋼的奧氏體中的碳活度系數(shù)相同（當(dāng)然不是很好的近似）。已知：D =

11、D0exp(Q/RT)，其中D0 = 0.372 cm2/s，Q=148×103 J/mol。如果要使不銹鋼的含C量控制在0.1以下，工藝措施上如何改進(jìn)?(12)28、18-8型奧氏體不銹鋼如果被加熱到一臨界溫度范圍內(nèi)，則對(duì)晶界腐蝕很敏感。在熱處理過(guò)程中，碳化鉻（主要是Cr23C6型）會(huì)在晶界上沉淀析出，沿著晶界產(chǎn)生一層貧鉻的奧氏體，從而失去了耐蝕性。(12)1）假設(shè)：在12%Cr時(shí)，不銹鋼的耐蝕性就消失；熱處理過(guò)程為在600保溫10分鐘；在600時(shí)立即形成碳化鉻核心，而且吸收鉻是非常有效，以致在碳化鉻和奧氏體界面上的鉻全部消失；碳化鉻的厚度可忽略。已知：鉻在600時(shí)在奧氏體中的擴(kuò)散

12、系數(shù)為= 5×10-17 cm2/s，試計(jì)算貧鉻層的厚度 ?2）假設(shè)該不銹鋼經(jīng)600保溫10分鐘的處理后，碳化鉻析出已經(jīng)穩(wěn)定，即以后不再析出碳化鉻了。如果要消除這已經(jīng)產(chǎn)生的晶界貧鉻層，需要在這溫度下保溫多長(zhǎng)時(shí)間 ?29、假定有一含0.2%C的碳素鋼，其中C主要存在于寬度為10微米（）的帶狀珠光體組織中。有人企圖直接用高頻感應(yīng)加熱淬火方法來(lái)硬化表面，假設(shè)高頻感應(yīng)加熱淬火溫度為1000，時(shí)間為1秒。為了使奧氏體中碳含量的變化范圍控制在±0.01%C，估算一下這樣的加熱是否足夠 ?(13)30、某試樣原來(lái)不含B元素，在其表面涂了一層B元素，其量為M g /cm2。然后在合適的溫度

13、下保溫t時(shí)間。試寫(xiě)出濃度分布式C( y , t )。為了使深度為L(zhǎng)的地方獲得最高的B元素含量，必須保溫合適的時(shí)間。試求：在L處獲得最高濃度所需的時(shí)間是多少? L處的最高濃度值是多少? (14)31、有一塊含30%Zn的黃銅，其成分分布不均勻,在寬度為0.03mm的平行帶中的Zn含量為40%。設(shè)平行帶是等距離分布的，在平行帶中間的Zn含量為29%，如題31圖所示。為了使其成分均勻，加熱到815退火，退火后允許Zn含量的最大偏差為±0.01%，問(wèn)需要退火多長(zhǎng)時(shí)間 ?已知：在815時(shí)，Zn的擴(kuò)散系數(shù)為DZn = 6.86×10-10 cm2/s 。(14)32、一奧氏體不銹鋼試樣

14、在1000進(jìn)行熱處理，不幸在開(kāi)始1.5分鐘內(nèi)，保護(hù)氣氛失效，以致在表面發(fā)生了滲碳。設(shè)氣氛為恒定碳勢(shì)，滲碳時(shí)不銹鋼表面的碳含量可達(dá)到1.0%C。但在不銹鋼中允許的碳含量應(yīng)0.04% ，設(shè)碳在1000時(shí)的擴(kuò)散系數(shù)為D = 3×10-7 cm2/s。(15)1）由于碳的有害作用是由表向里擴(kuò)展的，設(shè)原不銹鋼試樣中含碳量為0，試求滲碳1.5分鐘后，使試樣表面層的性能受到損害的深度是多少 ?2）在1.5分鐘后，保護(hù)氣氛恢復(fù)了作用。保護(hù)氣氛與不銹鋼之間沒(méi)有碳的交換。在1000長(zhǎng)期保溫后，開(kāi)始1.5分鐘所吸收的碳會(huì)擴(kuò)散到鋼的內(nèi)部，在保溫期間，使鋼表層內(nèi)含碳量達(dá)到的最大有害深度是多少 ?3)如果使碳在

15、表層中的有害作用完全消除，問(wèn)至少要保溫多長(zhǎng)時(shí)間才可消除碳的有害影響?33、某一含質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%C的Cr-Mo鋼件在510下暴露于強(qiáng)脫碳條件下達(dá)一年之久。已知510下該鋼（鐵素體）中碳的擴(kuò)散系數(shù)為1.0×10-9 cm2/s。鋼件為兩相混合物（+Fe3C），試計(jì)算其脫碳層厚度。(16)34、考慮銅合金固溶體的均勻化問(wèn)題.(17)1）設(shè)某銅-鋅合金的最高含鋅（Zn）量與平均含Zn量之差為5%Zn，最高含Zn量區(qū)與最小含Zn量區(qū)之間的距離為0.1mm。請(qǐng)使用公式計(jì)算使上述含Zn量之差降低到1%Zn所需的時(shí)間。已知：均勻化溫度為815，D0 = 2.1×10-5 m2 / s，Q

16、=171×103 J/mol 。2) 如果是銅-鎳合金，情況同上，則需要多少時(shí)間 ?已知：在815時(shí)，鎳(Ni)在Cu中的擴(kuò)散系數(shù)為D = 7×10-11 cm2 / s 。為加快Cu-Ni合金的均勻化速度，縮短均勻化時(shí)間，可采用什么有效措施 ?35、有一塊含0.5%C的鋼，已經(jīng)在A1以下溫度發(fā)生了脫碳。脫碳層厚度為1mm。而后將這塊鋼在保護(hù)氣氛中加熱到910進(jìn)行很長(zhǎng)時(shí)間的熱處理。由于內(nèi)部的擴(kuò)散，脫碳層的碳含量又會(huì)增加。如果要求表面碳含量增加到0.1%C，問(wèn)需要熱處理多長(zhǎng)的時(shí)間? 已知：在910時(shí)，碳的擴(kuò)散常數(shù)D0 = 0.37 cm2 / s，碳的擴(kuò)散激活能Q=148&#

17、215;103 J/mol 。(18)36、有一時(shí)效硬鋁合金，在高溫固溶處理后淬火，然后在150時(shí)效強(qiáng)化。在時(shí)效過(guò)程中，形成了許多很細(xì)小的析出物。通常發(fā)現(xiàn)：時(shí)效析出物的形成具有一定的速度，而且這速度常?？煊诤辖鹪氐臄U(kuò)散系數(shù)（D0 = 0.2 m2 / s ，Q=125×103 J/mol）所決定的速度。其原因是由于淬火使合金在低溫下保存了過(guò)量的空位。在較低的溫度，空位的平衡數(shù)量要下降，并且可用空位形成能E來(lái)描述，在鋁中E75×103 J/mol 。(19)冷卻到低溫后，過(guò)剩的空位有消失的趨勢(shì)。如可以通過(guò)在晶界上的沉淀來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，靠近晶界的空位將要快速下降，而且在那里的擴(kuò)

18、散系數(shù)將很快接近它的正常值。所以，在晶界附近的合金元素的擴(kuò)散將減慢，其結(jié)果是沿著晶界會(huì)造成無(wú)沉淀區(qū)（Precipitation Free Zone，簡(jiǎn)稱PFZ）。試驗(yàn)表明，這種材料加熱到150時(shí)效保溫10分鐘，才觀察到有沉淀析出。試計(jì)算：在150時(shí)效時(shí)，在材料中這些無(wú)沉淀區(qū)的寬度。37、曾經(jīng)對(duì)一片快速形成的片狀馬氏體的溫度進(jìn)行估算，認(rèn)為相變后的溫度應(yīng)比相變前的溫度高出200。當(dāng)然，它的冷卻是快的。感興趣的是應(yīng)該測(cè)定一下是否有時(shí)間讓馬氏體發(fā)生一定的回火作用。計(jì)算片狀馬氏體的溫度比周圍高出100的情況，能維持多長(zhǎng)時(shí)間假定片狀馬氏體的厚度為10微米（）。為簡(jiǎn)化，奧氏體和馬氏體均使用下列系數(shù)：導(dǎo)熱率K

19、 = 0.8 J/cmsK ，密度=7.8g/cm3，比熱CP=0.46J/gK 。(20)38、含有0.8%C和1.0%Mn的鋼在700進(jìn)行軟化退火，其結(jié)果會(huì)形成球狀的滲碳體顆粒。假定Mn有時(shí)間在滲碳體和鐵素體相基體之間按分配系數(shù)進(jìn)行分布，Mn在滲碳體/鐵素體之間的分布系數(shù)K=15。而后鋼加熱到780，保溫1分鐘。1分鐘對(duì)于得到均勻分布的碳活度來(lái)說(shuō)是足夠的，但是Mn沒(méi)有怎么移動(dòng)。鐵素體基體很快地轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，而且一些碳會(huì)溶入奧氏體中。假使在780時(shí)，Mn在滲碳體和奧氏體中的分布系數(shù)為3，那么，碳在奧氏體中的含量會(huì)是多少 ? (20)39、在白口鑄鐵中，碳的活度是很高的，因此有很高的石墨化驅(qū)動(dòng)

20、力。現(xiàn)有一白口鑄鐵，其主要成分為：3.96%C，2.0%Si，1.0%Mn。已知，在900時(shí)Si在滲碳體與奧氏體的分配系數(shù)為零，而Mn的分配系數(shù)為2。試計(jì)算：在900處理時(shí)，石墨化驅(qū)動(dòng)力是否很高，以致反應(yīng)可能快速進(jìn)行，并且是由碳的擴(kuò)散所控制。(21)40、在1000時(shí)，Cr、Si在滲碳體和奧氏體的分配系數(shù)為分別為5.5及0。如果碳的含量為1.7%，計(jì)算鋼中含有多少Cr才能抵償1000時(shí)由于4%Si而提高的石墨化驅(qū)動(dòng)力 ? 設(shè)1000時(shí)碳在奧氏體中最大飽和度為1.35%，Si、Cr、Fe的原子量分別取28、52、56 。(22)41、在1000下，Cr往Fe中擴(kuò)散。在Fe的表面上Cr濃度為50%

21、，F(xiàn)e-Cr系具有封閉的區(qū)。在1000下Cr在區(qū)的最大含量為12%，而在相中的擴(kuò)散系數(shù)比在相中的大。請(qǐng)用圖示法表明Cr濃度與其滲入深度的關(guān)(23)42、不同截面尺寸的Al-5%Cu合金試樣在單相區(qū)淬火加熱固溶處理，急劇快冷后時(shí)效。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，給出了合金固溶體點(diǎn)陣常數(shù)和硬度變化的特征，如題42圖所示。試分析：(23)（1）時(shí)效剛開(kāi)始時(shí)固溶體點(diǎn)陣常數(shù)較低，在時(shí)效一定時(shí)間后固溶體點(diǎn)陣常數(shù)增大；（2）在單相區(qū)的淬火加熱溫度相同，但不同截面試樣淬火后固溶體點(diǎn)陣常數(shù)不同；（3）時(shí)效開(kāi)始階段硬度下降，隨時(shí)效過(guò)程的進(jìn)行硬度先上升后下降。43、利用在不同溫度下的硬度隨時(shí)效時(shí)間變化的數(shù)據(jù)（見(jiàn)題43圖1），估計(jì)鈹

22、青銅時(shí)效過(guò)程的有效激活能，將結(jié)果與已知的擴(kuò)散特性比較。銅的自擴(kuò)散激活能為2.032.13電子伏特，空位形成能為0.951.17電子伏特，空位遷移能0.801.10電子伏特。（注：電子伏特單位換算，1eV=16.0218×10-20 J ）(24)44、計(jì)算9SiCr鋼在840奧氏體化處理時(shí)的石墨化傾向。設(shè)該鋼的主要成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為1.4%Si，1.1%Cr，0.9%C。已知：，近似設(shè)840時(shí)，Cr元素都在氏體中，/K相界面上C的度為0.75。(25)45、某合金相形核核胚呈球形。設(shè)為臨界晶核自由能，為臨界晶核體積，系統(tǒng)自由能變化。試證明： 。(26)46、試述具備熱彈性馬氏體合金的

23、必要條件及機(jī)理。(26)47、已知某材料的相變動(dòng)力學(xué)方程為：。式中：為相的體積分?jǐn)?shù)濃度，J。在1190保溫3.6×103秒，測(cè)得相體積分?jǐn)?shù)為68%。問(wèn)：保溫4.4×103秒后，相體積分?jǐn)?shù)為多少?(27)48、合金鋼在滲碳時(shí)，在表層有可能析出碳化物，這就是所謂的“CD”滲碳。為了達(dá)到滲碳時(shí)析出細(xì)小彌散的碳化物，需要控制氣氛的碳勢(shì)?，F(xiàn)有含質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%Cr、3%Ni的鋼，在900時(shí)進(jìn)行“CD”滲碳，試計(jì)算需要的臨界碳勢(shì)。設(shè)Cr、Ni在900時(shí)，在碳化物和奧氏體之間的分配系數(shù)分別為7和0.1；在900，F(xiàn)e-C系統(tǒng)中= 1.045。(27)49、假設(shè)在固態(tài)相變過(guò)程中，新相形核率

24、和長(zhǎng)大率G為常數(shù)，經(jīng)t時(shí)間后所形成新相的體積分?jǐn)?shù)X可用Johnson-Mehl方程來(lái)描述，即：。已知形核率= 1000/ cm3s，長(zhǎng)大率G=3×10-5cm/s。試計(jì)算：(28)（1）發(fā)生相變速度最快的時(shí)間；（2）過(guò)程中的最大相變速度；（3）獲得50%轉(zhuǎn)變量所需的時(shí)間。50、Spinodal分解和形核長(zhǎng)大型脫溶沉淀之間主要區(qū)別是什么?(28)51、與常規(guī)材料的相變規(guī)律相比，納米材料的相變有什么特點(diǎn)?(28)52、薄膜晶核生長(zhǎng)有哪幾種方式?其表面能和界面能對(duì)晶核生長(zhǎng)起什么作用?(29)53、試用能量或擴(kuò)散觀點(diǎn)解釋下列現(xiàn)象：(29)（1）過(guò)飽和固溶體脫溶過(guò)程中，往往會(huì)產(chǎn)生中間過(guò)渡相。（

25、2）脫溶沉淀相的形貌有球狀、片狀、針狀等形態(tài)。（3）Al-Ag等時(shí)效合金往往在晶界附近產(chǎn)生無(wú)沉淀析出區(qū)。（4）含有第二相粒子耐熱合金的設(shè)計(jì)，對(duì)第二相組元的擴(kuò)散系數(shù)D、第二相與基體的界面能、第二相組元在基體中的固溶度C0 ，一般都要求盡可能地小。（5）晶界先共析鐵素體增長(zhǎng)的動(dòng)力學(xué)為線性，而增厚動(dòng)力學(xué)是拋物線關(guān)系。（6）位錯(cuò)促進(jìn)相變形核。54、試用能量學(xué)觀點(diǎn)闡述鐵合金中馬氏體形貌變化規(guī)律。(30)55、設(shè)擴(kuò)散微分方程的高斯解為：。S的物理意義是什么?試證明。高斯解適用于什么情況?為什么高斯解中擴(kuò)散距離的平方平均值是和Einstein處理的一維空間無(wú)規(guī)行走規(guī)律的結(jié)果是一致的?(30)56、在一塊厚度

26、為1cm的鋼板表面電鍍了一層很薄的Ni 。問(wèn)：這塊鋼板在1200時(shí)需保溫多長(zhǎng)時(shí)間，才能使鋼板中心的Ni含量達(dá)到最終完全均勻化含量的一半?已知：DNi (1200) = 4×10-11 cm2 / s .57、高速鋼正常淬火，冷卻到室溫后，還含有大量的殘留奧氏體AR 。但是經(jīng)回火后，再冷卻到室溫，大部分的AR會(huì)淬火成馬氏體M。其原因是因?yàn)锳R中的碳和合金元素?cái)U(kuò)散到碳化物中去了，碳化物是在附近形成的，所以AR中碳和合金元素量降低，提高了相變臨界點(diǎn)Ms（>室溫） ，當(dāng)鋼冷卻時(shí)，提高了Ms的AR就轉(zhuǎn)變成M了。設(shè)：（1）AR可近似地認(rèn)為是厚度為5m的平面片；（2）Ms=561-474&#

27、215;%C+合金元素的作用；開(kāi)始時(shí)，奧氏體中的Ms為120；（3）AR回火前的含C量為0.6%；靠近回火M的AR處含C量是極低的，可設(shè)為0； （4）回火工藝：550，保溫1小時(shí)；（5）試計(jì)算AR中部地區(qū)，這種脫C效應(yīng)將進(jìn)行到什么程度?然后，估計(jì)出Ms提高了多少?58、一塊純鐵與大量的含14%Cr的鋼屑放在一起，在1200進(jìn)行真空退火。假定在很短時(shí)間內(nèi)在純鐵表面就建立起了14%Cr的Cr勢(shì)，為了在鐵試樣1mm深處能得到含Cr量8%，問(wèn)需要退火多長(zhǎng)時(shí)間?純鐵在1200時(shí)為奧氏體相，但當(dāng)滲入一定量Cr（>8%）后，表面層會(huì)形成鐵素體相。已知：1200時(shí)，。59、有一含0.4%C（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的

28、合金鋼薄殼在800的溫度下與0.1%C相平衡的CO和CO2氣氛中進(jìn)行奧氏體化處理。在這些條件下其表面會(huì)生成一些鐵素體。問(wèn)經(jīng)過(guò)30分鐘后生成的鐵素體層有多厚? 已知在800時(shí)，=2×10-6cm2/s，=3×10-8cm2/s。60、一含有0.77%C的共析鋼，由于緩慢冷卻，已經(jīng)形成了粗大的珠光體組織，其片間距為12m。現(xiàn)加熱到800進(jìn)行奧氏體化，問(wèn)至少要保溫多長(zhǎng)時(shí)間 ?已知：在800時(shí)，=10-8 cm2/s， ，并假定奧氏體在/界面上有同樣的形核率。61、固態(tài)相變時(shí)，假設(shè)新相晶胚為球形，單個(gè)原子的體積自由能變化GV = 200T/TS （J/cm3 ）,臨界轉(zhuǎn)變溫度TS

29、= 1000K，應(yīng)變能ES =4 J/cm2 ，共格界面能共 =40erg/cm2 , 非共格界面能非共 = 400erg/cm2 。試計(jì)算：（1）T=50時(shí)臨界形核功/之比；（2）求=時(shí)的T62、Al-Cu合金的亞平衡相圖如題62圖所示，指出Al-4%Cu合金經(jīng)過(guò)固溶處理的合金在T1和T2溫度時(shí)效時(shí)的脫溶順序。并解釋為什么穩(wěn)定相一般不首先形成?63、將一塊純銅放入650的鋅熔體中，假設(shè)使銅塊表面含鋅保持在25%的條件下，求表面以下1.5mm處含鋅達(dá)到0.01%所需要的時(shí)間。已知650時(shí)鋅在銅中的擴(kuò)散系數(shù)D=2.3×10-10m2/s 。64、Ostwald熟化過(guò)程粒子長(zhǎng)大速率遵循關(guān)

30、系，如第二相粒子初始平均半徑為0.5m，已知VmDC（）/R = 2.5×10-13Kcm3/s，試求在1000K保溫少量時(shí)間后（設(shè)粒子體系未變），原來(lái)半徑為0.3m 和0.55m粒子的長(zhǎng)大速率，并判斷其是長(zhǎng)大還是溶解?65、A-B二元系，相和相達(dá)到平衡，富B的相顆粒分布在相中，顆粒尺寸不均勻，平均半徑為0.1m。-界面能為0.5J / m2，1000K時(shí)B組元在相中擴(kuò)散系數(shù)為 m2 / s，兩相的摩爾體積近似為2×m3，相和相的平衡濃度分別為2%和90%：（1）在此時(shí)，半徑為0.05m及1.5m顆粒的界面移動(dòng)速率是多少?（2）平均半徑從0.1m長(zhǎng)大到0.3m所需要的時(shí)間為

31、多少?66、 由內(nèi)耗法測(cè)出Fe3C在-Fe中的平衡濃度（或溶解度）為C=0.736exp(-4850/T)，式中，T（K）為溫度。求：在627時(shí)，顆粒半徑分別為10nm、100nm以及1000nm的Fe3C在-Fe中的平衡濃度。已知，-Fe3C的界面能為0.71J/m2，F(xiàn)e3C摩爾體積為23.4cm3/mol 。67、 Al-Ag和Al-Cu合金中，從以Al為基的固溶體分別析出富Ag和富Cu的析出物。Al、Ag和Cu的原子半徑分別為0.143nm、0.144nm和0.128nm。如簡(jiǎn)單地由原子半徑估計(jì)錯(cuò)配度，并簡(jiǎn)單地認(rèn)為析出物的非共格界面能為0.5J/m2，共格界面能為0.05J/m2，Al的切變模量 =2.6×